Embed Size (px)
DESCRIPTION
Citation preview
het collectief centrum van de Belgische technologische industrie
Eco-innovatie in mechatronica: een benadering vanuit geluidsreductie
Geluidsreductie & energie- efficiëntie in mechatronische systemen
• Compatibel of niet?
10-11-2011© Sirris | www.sirris.be | [email protected] | 2
Geluidsreductie & energie- efficiëntie in mechatronische systemen
• Wij geloven van wel Eco- Mechatronics
10-11-2011© Sirris | www.sirris.be | [email protected] | 3
Eco- mechatronics is verzamelnaam voor technologie nodig om doorbraakinnovaties te realiseren rond drie eco-pijlers:
• Energiezuinig•Performant•Gebruikscomfort (geluid & trillingen)
Eco- pijler: Energiezuinig
• Via inzicht in energiestromen (eco) innovatiepotentieel ontdekken
10-11-2011© Sirris | www.sirris.be | [email protected] | 4
Mechatronische uitdagingen rond pijler:
energiezuinig
1. Bijv. hydraulisch vs elektrisch2. Bijv. recuperatie rem-energie3. Bijv. power down in stand-by
mode
Eco- pijler: gebruikscomfort
• Via inzicht in het dynamische gedrag, optimale keuze aandrijving en actieve maatregelen naar een hoger gebruikscomfort
10-11-2011© Sirris | www.sirris.be | [email protected] | 5
1. Bijv. intelligente sturing wasmachine
2. Bijv. actieve lagering
Mechatronische uitdagingen rond pijler:
gebruikscomfort
Voorbeeld eco- mechatronische innovatie:Hybridisatie
10-11-2011© Sirris | www.sirris.be | [email protected] | 6
Bedrijf: Dana
Product: wiellader
Innovatieonderwerp:Hydraulische aandrijving (deels) te vervangendoor elektromechanische hybride aandrijving
Realisatie:
- 20% minder brandstofverbruik doorrecuperatie kinetische en potentiëleenergie- lager geluidsniveau- minder onderhoud & grotereflexibiliteit om extra gereedschap tehanteren
Geluidsreductie & energie- efficiëntie: aanpak innovatie in mechatronischesystemen• heden:
Via een multi- disciplinaire aanpak
• Beter: Via interdisciplinaire aanpak
10-11-2011© Sirris | www.sirris.be | [email protected] | 7
10/11/2011© sirris 2011 | www.sirris.be | [email protected] | 8
Mechatronisch systeem
Plant
Meet- en regelsoftwareSturingsoftwareSoftware
Meet- en regelhardwareSturinghardwareHardware
Digitale waarden
Fysischewaarden(afstand, snelheid, geleidbaarheid, massa,…)
Fysischewaarden(regelstroom, regeldruk, afstand,…)
Digitale waardenDigitale waarden
Logischewaarden (aan, uit, aan→ uit, uit →aan,aanwezig, open,…)
Logischewaarden (aan→ uit, uit → aan, open→ dicht, dicht→ open,…)
Energie
Energie
MateriaalMechanisch Elektrisch Thermisch Hydraulisch
Akoestisch
ThermischEirr
Fysische wereld
Inf
E
Mat
E
Informatie
Controller
10/11/2011© sirris 2011 | www.sirris.be | [email protected] | 9
Disciplines
Meet- en regelsoftwareSturingsoftwareSoftware
Meet- en regelhardwareSturinghardwareHardware
Digitale waarden
Fysischewaarden(afstand, snelheid, geleidbaarheid, massa,…)
Fysischewaarden(regelstroom, regeldruk, afstand,…)
Digitale waardenDigitale waarden
Logischewaarden (aan, uit, aan→ uit, uit →aan,aanwezig, open,…)
Logischewaarden (aan→ uit, uit → aan, open→ dicht, dicht→ open,…)
Energie
Energie
MateriaalMechanisch Elektrisch Thermisch Hydraulisch
Akoestisch
ThermischEirr
Fysische wereld
Inf
E
Mat
E
Informatie
Controller
Plant
10/11/2011© sirris 2011 | www.sirris.be | [email protected] | 10
Gespecialiseerde disciplines
Meet- en regelsoftwareSturingsoftwareSoftware
Meet- en regelhardwareSturinghardwareHardware
Digitale waarden
Fysischewaarden(afstand, snelheid, geleidbaarheid, massa,…)
Fysischewaarden(regelstroom, regeldruk, afstand,…)
Digitale waardenDigitale waarden
Logischewaarden (aan, uit, aan→ uit, uit →aan,aanwezig, open,…)
Logischewaarden (aan→ uit, uit → aan, open→ dicht, dicht→ open,…)
Energie
Energie
MateriaalMechanisch Elektrisch Thermisch Hydraulisch
Akoestisch
ThermischEirr
Fysische wereld
Inf
E
Mat
E
Informatie
Plant
Controller
10/11/2011© sirris 2011 | www.sirris.be | [email protected] | 11
Herdefinitie oplossen multi- disciplinairprobleem: oorspronkelijk
Elektrisch Subsysteem
belasting MechanischSubsysteem
bron +
Elektrisch Subsysteem
belasting MechanischSubsysteem
bron +
Elektrisch Subsysteem
belasting MechanischSubsysteem
bron +
Team 1: elektrici Team 2: mechanici
10/11/2011© sirris 2011 | www.sirris.be | [email protected] | 12
Herdefinitie oplossen multi- disciplinairprobleem: nieuw
Team 1: multidisciplinair
Elektrische dynamica
Energie dissipatie
energietransformator
Mechanische dynamica
Energie dissipatie
Elektrisch subsysteem Mechanisch subsysteem
i
v
+
-
+
-
T
ω
Elektrische dynamica
Energie dissipatie
energietransformator
Mechanische dynamica
Energie dissipatie
Elektrisch subsysteem Mechanisch subsysteem
i
v
+
-
+
-
T
ω
Elektrische dynamica
Energie dissipatie
energietransformator
Mechanische dynamica
Energie dissipatie
Elektrisch subsysteem Mechanisch subsysteem
i
v
+
-
+
-
T
ω
Team 2: multidisciplinair
Team 3: multidisciplinair
Geluidsreductie & energie- efficiëntie in mechatronische systemen
Een benadering via een classificatie van geluidsbronnen…
10-11-2011© Sirris | www.sirris.be | [email protected] | 13
Geluidsbronnen
Classificatie
Geluidsbronnen(aerodynamische oorsprong)
Directe verstoring van de lucht(stroming)
Geluidsbronnen(mechanische oorsprong)
Trilling en uitstraling machinestructuur
Ventilatoren1 Impact1
Samengedrukte lucht expansie perslucht uitlaat motor uitlaat
2Roterende onderdelen overbrenging pompen lagers elektrische machines
2
Verbranding3 Wrijvingskrachten en andere snijgereedschap remmen
3
13/11/2008 15
Turbulentie geluid
Geluidsbronnen(aerodynamische oorsprong)
Directe verstoring van de lucht(stroming)
Geluidsbronnen(mechanische oorsprong)
Trilling en uitstraling machinestructuur
Ventilatoren1 Impact1
Samengedrukte lucht expansie perslucht uitlaat motor uitlaat
2Roterende onderdelen overbrenging pompen lagers elektrische machines
2
Verbranding3 Wrijvingskrachten en andere snijgereedschap remmen
3
Geluidsbronnen
13/11/2008 16
Turbulente luchtstroom en energie efficiëntie
Increased energy efficiency by: Increasing laminar flow Drawing turbulent air away
Bron: Ridley
13/11/2008 17
Turbulente luchtstroom en geluid: Ventilatoren
13/11/2008 18
Geluidsbronnen(aerodynamische oorsprong)
Directe verstoring van de lucht(stroming)
Geluidsbronnen(mechanische oorsprong)
Trilling en uitstraling machinestructuur
Ventilatoren1 Impact1
Samengedrukte lucht expansie perslucht uitlaat motor uitlaat
2Roterende onderdelen overbrenging pompen lagers elektrische machines
2
Verbranding3 Wrijvingskrachten en andere snijgereedschap remmen
3
Geluidsbronnen
13/11/2008 19
Turbulente uitlaat straalmotor
Bron: wikipedia
13/11/2008 20
Geluidsopwekking turbulente wervels
Bron: LMFA
13/11/2008 21
Geluidsreductie perslucht nozzles
13/11/2008 22
Energie efficiënte perslucht nozzles
13/11/2008 23
Geluidsbronnen(aerodynamische oorsprong)
Directe verstoring van de lucht(stroming)
Geluidsbronnen(mechanische oorsprong)
Trilling en uitstraling machinestructuur
Ventilatoren1 Impact1
Samengedrukte lucht expansie perslucht uitlaat motor uitlaat
2Roterende onderdelen overbrenging pompen lagers elektrische machines
2
Verbranding3 Wrijvingskrachten en andere snijgereedschap remmen
3
Geluidsbronnen
13/11/2008 24
Geluidsafstraling trillend oppervlak
13/11/2008 25
Geluid en energie bij roterende onderdelen: wrijving
Dieselmotor Lagers Gearboxes
Bron: RohloffBron: Wikipedia
13/11/2008 26
Geluidsreductie & energie- efficiëntie in mechatronische systemen: overzicht
Aerodynamische oorsprong Vermijd turbulenties:
Hou luchtsnelheden zo laag mogelijk
Oppassen met bochten en obstakels, zeker niet voor ventilatoren
Oppassen met plotselinge drukval Mengen van lucht met hoge en
lage snelheden moet zo geleidelijk mogelijk
Mechanische oorsprong Vermijd trillende oppervlakken
Zorg voor optimale smering bij wrijving of glijdend contact
Vermijd impactkrachten, zorg voor geleidelijk krachtinwerking
